主动控制弯扭耦振电液式周向加载执行器制造技术

主动控制弯扭耦振电液式周向加载执行器，涉及以流体为介质传递动力来控制弯曲扭转耦合的主动减振技术。本发明专利技术由供油、恒压、回油以及喷射系统构成，喷射系统是由轴承座、轴承、高压软管和喷油换向控制阀组等组成。在轴承的上开两组斜喷油口及其锥形前导孔，前导孔与轴承座上相应的进油孔相通，进油孔通过高压软管与喷油换向控制阀组连接，阀组通过高压油管接至高压恒压容器。本发明专利技术依据检测到的轴系振动信号以液体介质传递动力加载于振动轴上，同时控制轴系弯振、扭振，能提供较大的液力，调节轴系油膜失稳，主体安装轴承座上，不受在轴系中安装位置限制，通过电液换向阀组控制喷油时间长短与间隔控制加载力，达到减振的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械振动及其控制领域，具体涉及以流体作为介质传递动力，用电液控制方式来控制旋转轴系低频弯曲扭转及其耦合振动的主动减振技术。
技术介绍
目前，在机械动力学(振动)及其控制领域中，主动控制技术已经成为研究的热点。振动主动控制系统同普通反馈控制系统一样可分为四部分I.控制对象即振动体；II.振动信号采集器；III.控制器；IV.执行器。其中实现控制目标函数的控制器与加载控制力的执行器是设计开发振动主动控制系统的两个关键点。已知，针对不同的轴系振动形式有不同的加载控制力的执行器①通过改变油膜特性控制轴系弯曲振动的可控挤压油膜轴承；②通过介质传递控制力调整轴系弯曲振动的静压轴承与空气静压轴承；③通过调节介质阻尼控制弯曲振动的可变阻尼轴承；④通过利用材料特性，控制各类轻质量体的纵向振动的磁致伸缩、超磁致伸缩材料轴承、可控压电晶片支承；⑤电磁轴承——该类执行器通过调节电磁力平衡转子重力与质量偏心以消减弯曲振动，也可通过改变轴承的阻尼和刚度或者施加附加电磁力矩来调节扭转振动，可以用于高频振动主动控制加载，而且无接触、无需润滑，可以实现多种控制策略，但所要求的控制系统极其复杂，目前已有的可控电磁轴承属小功率电磁装置，传递加载力矩较低，在研究中的大功率电磁系统不仅笨重、昂贵、长期运行也不太可靠，而且附加强电磁场又受环境影响或者对环境产生影响，同时在动力装置中无法承受瞬时过载，因此可以控制弯曲扭转耦合振动的电磁轴承作为执行器只适合对实验系统或者小型振动系统的主动控制加载。另外，前四种支承形式的加载控制力执行器无法消减轴系的扭转振动；而且，这些执行器中油膜类轴承在运行中容易产生油膜失稳、半速涡动甚至激发油膜振荡；磁致伸缩、超磁致伸缩与压电晶片等材料类支承，能够加载的控制力极小。本专利技术的提出利用静压轴承、动压轴承、恒压供油、斜楔喷射的原理，解决上述存在的各种问题，主要是解决已有的各类执行器无法同时考虑弯曲、扭转两类振动平稳地提供足够大的控制力和力矩的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决现有旋转轴系振动主动控制执行装置中电磁类、压电类执行器的加载力偏低，受环境影响大，控制系统复杂以及油膜轴承类、压电类、磁致伸缩材料类执行器无法控制扭转振动，且油膜轴承类存在油膜失稳的问题等，而提供一种主动控制弯曲振动、扭转振动电液式周向加载执行装置。本专利技术通过以下技术方案予以实现，以下参照附图1～附图4对本专利技术的结构、原理进行详述。主动控制弯扭耦振电液式周向加载执行器，主要由供油系统、恒压系统、喷射系统以及回油系统构成。参照附图1，从功能结构上这四个系统为由闭式油箱20、低压油泵21、电磁旁通阀18、润滑油精滤器22、高压滑油泵23等构成供油系统，向高压恒压容器9提供高压油；由高压恒压容器9、蓄能器13、电液调压阀组16、电磁限压阀17等构成恒压系统，为喷射系统提供一定压力的液体介质；由轴承座1上的进油孔7、轴承2上的喷油口锥形前导孔6、轴承2上的斜喷油口5、高压软管3、喷油换向控制阀组4等组成喷射系统，向旋转振动轴喷射压力油，借助液体油传递动力减振；由轴承2上的回油槽10、轴承2上的回油孔11、轴承座1上的回油孔12、电磁卸荷阀14，回油冷凝器15，润滑油粗滤器19，闭式油箱20等构成回油系统，其作用为带背压回油。轴承座1及其轴承2的结构特征参照附图2。在轴承2的两个平行轴截面上沿圆周反向分别从外到内斜开有三个斜喷油口5(每个平截面上的斜喷油口为三个或三个以上，开口位置在圆周上均分，两个截面上喷油口个数相等，以下以每个轴截面上斜喷油口数量为三个做说明)和锥形前导孔6，斜喷油口5的前端为锥形前导孔6(在yoz平面上，轴承座左端三个斜喷油口记为5-1、5-2、5-3，右端三个记为5-4、5-5、5-6，六个喷油口分别在两个平面内，两平面相距为b，b依据轴承内径d与外经D而定；对应于斜喷油口的锥形前导孔分别记作6-1、6-2、6-3和6-4、6-5、6-6)。轴承2上的锥形前导孔6与轴承座1上的进油孔7(对应于前导孔位置分别记作7-1、7-2、7-3和7-4、7-5、7-6)相通；锥形前导孔6靠近斜喷油口5的一端小，靠近进油孔7的一端大，锥度由喷油量与喷油压力决定。斜喷油口5-1、5-4相对于轴承座中垂线的偏角为α，其取值范围为0～90°，斜喷油口5-1及其相对应的顺时针斜前导孔与斜喷油口5-4及其相对应的逆时针斜前导孔相对于偏角α的极角边对称，喷油口5-4锥形前导孔6-4的中心线相对于偏角α的极角边的偏角为β，其取值范围为0～90°。在xoy平面上逆z向看，5-1、5-2、5-3斜喷油口及其锥形前导孔沿着顺时针方向开，5-4、5-5、5-6斜喷油口及其锥形前导孔则沿着逆时针方向开。在xoy平面上投影，轴承2上的斜喷油口5-1、5-4，锥形前导孔6-1、6-4以及各自相连的轴承座1上的进油孔7-1、7-4，关于轴承中心与5-1、5-4尖端的连线对称，5-1、5-4与5-2、5-5和5-3、5-6在xoy平面上看相对于轴承中心均布。轴承2上的回油槽10与轴承2上的回油孔11、轴承座1上的回油孔12通过。回油槽10的中心线相对于轴承中心的极角记为θ。对于工作过程中双向转动的转轴的振动施加控制力，以上结构参数范围取值为α＝90°，0≤β≤-90°(负号表示在极坐标中顺时针方向，不记方向则为0≤β≤90°，下同)，-165°＜θ1＜-240°、-15°＜2θ＜60°(即在xoy平面内对称布置两个回油槽，且两个回油槽分别在5-2、5-5和5-3、5-6喷油口的上方，-165°＜θ1＜-240°不记方向则为120°＜θ1＜195°)；对于工作过程中单向转动(如图2所示，在xoy平面逆z向看，按照顺时针方向转动)的转轴振动施加控制力，以上结构参数范围取值为0＜α＜90°，0≤β≤-9°，-115°＜θ＜-(225°-α)(其中，-115°＜θ＜-(225°-α)按逆时针方向记则为(α+135°)＜θ＜245°内)。在以上结构中，如果使用空气作为传递动力的介质则不用开回油槽，直接由轴承侧隙排气。高压恒压容器6到喷油口3的距离通过与喷油换向控制阀组2相连的高压软管调节。喷油换向控制阀组4结构特征参照附图3。喷油换向控制阀组4由三只两位两通换向阀4-1、4-2、4-3与一只电磁控制的三位九通控制换向喷油阀4-4构成，换向阀2-1、2-2、2-3为电液复合控制顺序动作换向阀，属普通高压换向阀，喷油阀4-4为电磁控制弹簧复位三位九通换向阀，属特制三位九通换向阀，两类阀之间可用高压软管联接，也可做成一体，其间开卸荷油路，换向阀4-1、4-2、4-3的进油口接高压恒压容器9，喷油阀4-4阀的六个出口端接轴承座上的喷油管路，联接顺序为4-4阀从左到右接轴承座1对应轴承的5-1、5-2、5-3、5-6、5-5、5-4喷油口。三个换向阀4-1、4-2、4-3控制喷油阀4-4的三个进油口的导通状态，换向阀4-4喷油控制振动轴30的扭振或弯振以及油膜特性。从高压恒压容器9到喷油口5的距离由连接阀组4与容器9的高压油管和连接阀组4和轴承座1的高压软管3调节，以此保证喷油口出口压力一致。在包含本专利技术的轴系振动主动控制系统中由闭式油箱20、低压油泵21、电磁旁通阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
主动控制弯扭耦振电液式周向加载执行器，主要由供油系统、恒压系统、回油系统以及喷射系统构成，其特征在于所述的喷射系统是由轴承座（１）、轴承（２）、高压软管（３）和喷油换向控制阀组（４）等组成，在轴承（２）的两个平行轴截面上沿圆周反向分别开有三个斜喷油口（５），斜喷油口（５）的前端为锥形前导孔（６），前导孔（６）与轴承座（１）上相应的进油孔（７）相通，进油孔（７）通过高压软管（３）与喷油换向控制阀组（４）连接，阀组（４）通过高压油管（８）接至高压恒压容器（９）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊红，于镒隆，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]